CN111355414B - 车辆、电机驱动装置、控制方法及可读存储介质 - Google Patents

车辆、电机驱动装置、控制方法及可读存储介质 Download PDF

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CN111355414B CN201811574145.7A CN201811574145A CN111355414B CN 111355414 B CN111355414 B CN 111355414B CN 201811574145 A CN201811574145 A CN 201811574145A CN 111355414 B CN111355414 B CN 111355414B
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Abstract

本申请技术方案提供一种车辆、电机驱动装置、控制方法及可读存储介质，电机驱动装置包括三相交流电机、三相逆变器以及母线电容，三相交流电机的三相线圈的连接点连接至供电模块的正极端，三相交流电机的三相线圈分别连接三相逆变器的三相桥臂的中点，三相逆变器的第一端连接母线电容的第一端，三相逆变器的第二端连接母线电容的第二端和供电模块的负极，控制方法包括：获取母线电容的目标电压；根据母线电容的目标电压以及供电模块的电压控制三相桥臂的通断状态，以调节母线电容的电压。本申请技术方案在不增加额外升压DC的基础上，实现了母线电压的提升，同时实现了三相交流电机扭矩输出的控制，提高了三相桥臂的三相电压的输出能力。

Description

车辆、电机驱动装置、控制方法及可读存储介质
技术领域
本申请涉及车辆技术领域，尤其涉及一种车辆、电机驱动装置、控制方法及可读存储介质。
背景技术
目前能源危机和环境污染问题日趋严重，电动汽车做为新型的交通工具，可以实现“零排放”，并且电动汽车具有结构简单、能量利用率高以及噪声小等优点，在今后的汽车发展中将占据主导地位。电池、电机和电控作为电动汽车的核心三电系统，对功能和性能的要求不断提高。目前驱动电机多以永磁同步电机为主，在低母线电压平台时，电机高转速控制困难，弱磁压力大，效率低等问题日益突出，而在高电压平台时，电机在低速工况下会出现效率低，电流谐波大等问题，而且整个高压系统耐压等级提高，增加成本和体积。现有技术是通过在电机驱动电路中增加升压DC完成电池低电压到电机控制器高电压的转换，满足电机控制器变母线电压的需求，但是增加升压DC会增加电机驱动装置的成本和体积。
发明内容
本申请的目的在于提供一种车辆、电机驱动装置、控制方法及可读存储介质，可以实现在不增加升压DC的前提下提升电机控制器母线的电压。
本申请是这样实现的，本申请第一方面提供一种电机驱动装置，所述电机驱动装置包括三相交流电机、三相逆变器以及母线电容，所述三相交流电机的三相线圈的连接点连接至供电模块的正极端，所述三相交流电机的三相线圈分别连接所述三相逆变器的三相桥臂的中点，所述三相逆变器的第一端连接所述母线电容的第一端，所述三相逆变器的第二端连接所述母线电容的第二端和所述供电模块的负极。
本申请第二方面提供一种电机驱动装置的控制方法，基于第一方面所述的电机驱动装置，所述电机驱动装置的控制方法包括：
获取母线电容的目标电压；
根据所述母线电容的目标电压以及所述供电模块的电压控制所述三相桥臂的通断状态，以调节所述母线电容的电压。
本申请第三方面提供一种电机驱动装置的控制方法，基于第一方面提供的电机驱动装置，所述电机驱动装置的控制方法包括：
获取母线电容的目标电压和电机扭矩输出值；
根据所述母线电容的目标电压、所述供电模块的电压以及所述电机扭矩输出值控制所述三相桥臂的通断状态，以调节所述母线电容的电压和控制所述三相交流电机的输出扭矩。
本申请第四方面提供一种电机驱动装置，基于第一方面所述的电机驱动装置，所述电机驱动装置还包括：
数据获取模块，用于获取母线电容的目标电压；
控制模块，用于根据所述母线电容的目标电压以及所述供电模块的电压控制所述三相桥臂的通断状态，以调节所述母线电容的电压。
本申请第五方面提供一种电机驱动装置，基于第一方面所述的电机驱动装置，所述电机驱动装置还包括：
数据获取模块，用于获取母线电容的目标电压和电机扭矩输出值；
控制模块，用于根据所述母线电容的目标电压、所述供电模块的电压以及所述电机扭矩输出值控制所述三相桥臂的通断状态以及所述供电模块的输出电流，以调节所述母线电容的电压和控制所述三相交流电机的输出扭矩。
本申请第六方面提供一种车辆，包括存储器、处理器；
其中，所述处理器通过读取所述存储器中存储的可执行程序代码来运行与所述可执行程序代码对应的程序，以用于实现如第二方面或者第三方面提供的控制方法。
本申请第七方面提供一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如如第二方面或者第三方面所述的控制方法。
本申请技术方案提供一种车辆、电机驱动装置、控制方法及可读存储介质，电机驱动装置包括三相交流电机、三相逆变器以及母线电容，三相交流电机的三相线圈的连接点连接至供电模块的正极端，三相交流电机的三相线圈分别连接三相逆变器的三相桥臂的中点，三相逆变器的第一端所述母线电容的第一端，三相逆变器的第二端连接母线电容的第二端和供电模块的负极，电机驱动装置的控制方法包括：获取母线电容的目标电压；根据母线电容的目标电压以及供电模块的电压控制三相桥臂的通断状态，以调节母线电容的电压。本申请技术方案在不增加额外升压DC的基础上，实现了母线电压的提升，同时实现了三相交流电机扭矩输出的控制，提高了三相桥臂的三相电压的输出能力，同时提高了动力系统的经济性和动力性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例一提供的一种电机驱动装置的电路图；
图2是本申请实施例二提供的一种电机驱动装置的控制方法的流程图；
图3是本申请实施例二提供的一种电机驱动装置的控制方法中的步骤S20的流程图；
图4是本申请实施例二提供的一种电机驱动装置的控制方法中的步骤S201之后的流程图；
图5是本申请实施例三提供的一种电机驱动装置的控制方法中的步骤S201之后的流程图；
图6是本申请实施例三提供的一种电机驱动装置的控制方法中的步骤S40的流程图；
图7是本申请实施例三提供的一种电机驱动装置的控制方法中的步骤S403之后的流程图；
图8是本申请实施例三提供的一种电机驱动装置的控制方法中的步骤S404的流程图；
图9是本申请实施例三提供的一种电机驱动装置的控制方法中的步骤S403之后的另一流程图；
图10是本申请实施例三提供的一种电机驱动装置的控制方法中的步骤S407的流程图；
图11是本申请实施例三提供的一种电机驱动装置的控制方法的控制结构框图；
图12是本申请实施例三提供的一种电机驱动装置的控制方法中的单个开关周期内三相控制脉冲示意图；
图13是本申请实施例三提供的一种电机驱动装置的控制方法中的单个开关周期内三相脉冲占空比和平均值示意图；
图14是本申请实施例四提供的一种电机驱动装置的结构示意图；
图15是本申请实施例四提供的一种电机驱动装置中的控制模块的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
为了说明本申请的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
本申请实施例一提供一种电机驱动装置，如图1所示，电机驱动装置包括三相交流电机102、三相逆变器101以及母线电容C2，三相交流电机102的三相线圈的连接点连接至供电模块103的正极端，三相交流电机102的三相线圈分别连接三相逆变器101的三相桥臂的中点，三相逆变器101的第一端连接母线电容C2的第一端，三相逆变器101的第二端连接母线电容C2的第二端和供电模块103的负极。
对于三相逆变器104，具体的，三相逆变器104包括第一功率开关单元、第二功率开关单元、第三功率开关单元、第四功率开关单元、第五功率开关以及第六功率开关，第一功率开关单元、第三功率开关单元以及第五功率开关单元的输入端共接并构成三相逆变器104的第一端，第二功率开关单元、第四功率开关单元以及第六功率开关单元的输出端共接并构成三相逆变器104的第二端，三相交流电机105的第一相线圈连接第一功率开关单元的输出端和第四功率开关单元的输入端，三相交流电机105的第二相线圈连接第三功率开关单元的输出端和第六功率开关单元的输入端，三相交流电机105的第三相线圈连接第五功率开关单元的输出端和第二功率开关单元的输入端。
三相逆变器104中第一功率开关单元包括第一上桥臂VT1和第一上桥二极管VD1，第二功率开关单元包括第二下桥臂VT2和第二下桥二极管VD2，第三功率开关单元包括第三上桥臂VT3和第三上桥二极管VD3，第四功率开关单元包括第四下桥臂VT4和第四下桥二极管VD4，第五功率开关单元包括第五上桥臂VT5和第五上桥二极管VD5，第六功率开关单元包括第六下桥臂VT6和第六下桥二极管VD6，三相交流电机105是三相四线制，可以是永磁同步电机或异步电机，在三相线圈连结中点引出中性线，且中性线和供电模块103连接，电机三相线圈分别和三相逆变器104中的A、B、C上下桥臂之间连接，
供电模块103可以是车载动力电池，也可以是外部电源模块，外部电源模块可以是直流充电桩提供的直流电，也可以是单相、三相交流充电桩经过整流后输出的直流电，也可以是燃料电池发出的电能，也可以是增程器如发动机转动带动发电机发电，经发电机控制器整流后的直流电等电源形式。
进一步的，电机驱动装置还包括电感，电感连接于三相交流电机的三相线圈的连接点和供电模块的正极端之间。
本申请实施例通过设置三相逆变器、三相交流电机以及供电模块的连接结构，通过三相交流电机的三相线圈的连接点连接供电模块，接收供电模块输入的电流，获取母线电容的目标电压；根据母线电容的目标电压以及供电模块的电压控制三相桥臂的通断状态，以调节母线电容的电压，在不增加额外升压DC的基础上，实现了母线电压的提升，同时实现了三相交流电机扭矩输出的控制，提高了三相桥臂的三相电压的输出能力，同时提高了动力系统的经济性和动力性。
本申请实施例二提供电机驱动装置的控制方法，基于实施例一提供的电机驱动装置，如图2所示，电机驱动装置的控制方法包括：
步骤S10.获取母线电容的目标电压。
在步骤S10中，获取电机驱动装置需要输出的母线电容的目标电压，可以根据整车控制器的控制指令获取母线电容的目标电压，例如，由于电机的转速与电机驱动装置的母线电容电压有关，可以用电机转速作为母线电容电压的控制依据，整车控制器当电机转速处于低速或者中高速区域时获取与电机转速对应的母线目标电压，并发送给电机驱动装置。
步骤S20.根据母线电容的目标电压以及供电模块的电压控制三相桥臂的通断状态，以调节母线电容的电压。
在步骤S20中，由于电机驱动装置中母线电容与三相逆变器并联连接，并且动力电池与三相交流电机以及三相逆变器连接，根据该电路结构母线电容的目标电压以及供电模块的电压获取控制三相逆变器的PWM信号的占空比，可以根据母线电容的目标电压以及供电模块的电压按照预设公式进行计算获取控制三相桥臂的PWM信号的占空比，根据该占空比控制三相桥臂的通断状态，进而得到所需求的母线电容的电压。
本申请实施例基于一种电机驱动装置，在该电机驱动装置中通过三相交流电机的三相线圈的连接点引出N线，通过N线连接动力电池，并且三相逆变器与母线电容并联连接，通过设置该结构可以实现通过调节三相逆变器中三相桥臂的占空比实现控制母线电容的电压的提升，并且当母线电容的目标电压确定后，再根据母线电容的目标电压和动力电池的电压获取控制三相桥臂的占空比，当根据该占空比控制控制三相桥臂的通断状态，进而得到所需求的母线电容的电压，实现在不增加升压模块的前提下，使母线电容母线电压得到了提升，起到优化电驱系统高低速性能的作用。
进一步的，作为一种实施方式，如图3所示，步骤S20包括：
步骤S201.根据母线电容的目标电压和供电模块的电压获取三相电控制脉冲的第一平均占空比。
其中，作为一种实施方式，步骤S201包括：
根据母线电容的目标电压和供电模块的电压通过以下公式获取三相电控制脉冲的第一平均占空比：
U1＝U2×D0，其中，U2为母线电容的目标电压，U1为供电模块的电压，D0为三相电控制脉冲的第一平均占空比。
其中，作为另一种实施方式，步骤S201包括：
根据母线电容的目标电压和供电模块的电压通过以下公式获取三相电控制脉冲的第一平均占空比：
U1＝U2×D0-IR，其中，U2为母线电容的目标电压，U1为供电模块的电压，D0为三相电控制脉冲的第一平均占空比，I为三相交流电机的输入电流，R为三相交流电机的等效阻抗。
其中，I为三相交流电机的输入电流，也是供电模块的输出电流，可以通过电源管理器进行获取，本实施方式与上一实施方式相比测量结果更加准确。
步骤S202.根据第一平均占空对三相桥臂进行控制，以调节母线电容的电压。
在步骤S202中，获取第一平均占空比后，即可以获取向三相桥臂输出的每相占空比，其中，三相占空比的平均值为第一平均占空比。
本实施方式根据获取的母线电容的目标电压和供电模块的电压通过预设公式进行计算，得到三相电控制脉冲的平均占空比，再根据平均占空比获取控制三相桥臂，实现在不增加升压模块的前提下，使母线电容母线电压得到了提升。
进一步的，作为另一种实施方式，如图4所示，步骤S201之后还包括：
步骤S203.获取母线电容的实际电压，根据母线电容的实际电压与目标电压通过PID调节器进行PID控制运算得到三相电控制脉冲的平均占空比变化量。
在步骤S203中，进行PID控制(比例-积分-微分控制)的PID调节器是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。比例反应系统的当前偏差，通过比例系数可以调节以减小误差，积分反应系统的累计偏差，使系统消除稳态误差，提高无差度，因为有误差，积分调节就进行直至无误差，微分反应系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除，因此可以改善系统的动态性能。
三相逆变器母线电压控制是通过对三相电控制脉冲的平均占空比的调节实现，假设母线目标电压为U*，实际的母线实际电压为U，则把电压差值(U*-U)输入到PID调节器，经PID调节器计算后输出三相脉冲的平均占空比变化量K(U*-U)，其中，K为比例系数，该比例系数可以根据母线电容的实际电压和供电模块的电压确定。
步骤S204.根据第一平均占空比和平均占空比变化量得到第二平均占空比。
步骤S205.根据第二平均占空比对三相桥臂进行控制，以调节母线电容的电压。
在步骤S204和步骤S205中，如果母线实际电压U小于母线目标电压U*时，PID调节器输出的三相电控制脉冲的平均占空比变化量为平均占空比减量，与第一平均占空比求和后会使第一平均占空比减小，进而使得三相逆变器的母线实际电压增加；相反三相逆变器的母线实际电压U大于母线目标电压U*时，PID调节器输出的三相电控制脉冲的平均占空比为平均占空比增量，与第一平均占空比求和后会使第一平均占空比增加，进而使得三相逆变器的母线实际电压降低。
本实施方式可以根据母线电容的实际电压与目标电压获取平均占空比变化量，进而调节平均占空比使母线电压保持与目标电压一致。
本申请实施例二提供一种电机驱动装置的控制方法，如图5所示，基于上述提供的电机驱动装置，电机驱动装置的控制方法包括：
步骤S30.获取母线电容的目标电压和电机扭矩输出值。
在步骤S30中，获取电机驱动装置需要输出的母线电容的目标电压和电机扭矩输出值，可以根据整车控制器的控制指令获取母线电容的目标电压，例如，由于电机的转速与电机驱动装置的母线电容电压有关，可以用电机转速作为母线电容电压的控制依据，整车控制器当电机转速处于低速或者中高速区域时获取与电机转速对应的母线目标电压，并发送给电机驱动装置，除了获取母线电容的目标电压外，还同时获取电机扭矩输出值，电机扭矩输出值为三相交流电机的扭矩输出值，可以根据电机的转速需求和功率需求获取电机扭矩输出值。
步骤S40.根据母线电容的目标电压、供电模块的电压以及电机扭矩输出值控制三相桥臂的通断状态，以调节母线电容的电压和控制三相交流电机的输出扭矩。
在步骤S40中，由于电机驱动装置中母线电容与三相逆变器并联连接，并且动力电池与三相交流电机以及三相逆变器连接，根据该电路结构母线电容的目标电压以及供电模块的电压获取控制三相逆变器的PWM信号的占空比，可以根据母线电容的目标电压以及供电模块的电压按照预设公式进行计算获取控制三相桥臂的PWM信号的占空比，根据该占空比控制三相桥臂的通断状态，进而得到所需求的母线电容的电压。
本申请技术方案在不增加额外升压DC的基础上，实现了三相逆变器的母线电压控制和三相桥臂的电压控制的解耦，使得在进行电机扭矩控制的过程中，同时实现三相逆变器的母线电压控制，提高了三相桥臂的三相电压的输出能力，同时提高了动力系统的经济性和动力性。
作为一种实施方式，如图6所示，步骤S40包括：
步骤S401.根据电机转子位置、供电模块的电压以及电机扭矩输出值获取三相交流电机的每相电的目标电流。
在步骤S401中，根据电机转速和电机扭矩输出值获取驱动功率，其中驱动功率P1＝N*Te/9550；N为电机转速，Te为电机扭矩输出值，再根据驱动功率和供电模块的电压计算供电模块的输出电流，供电模块的输出电流为三相交流电机的输入电流，其中，从供电模块获取输出电流I＝P1/U1，根据电机转子位置、供电模块的电压以及电机扭矩输出值通过以下公式1、公式2以及公式3获取三相交流电机的每相电的目标电流：
公式1：
公式2：IA+IB+IC＝I
公式3：P＝(IA×IA+IB×IB+IC×IC)×R
其中，α为转子角度，IA，IB，IC为三相线圈的每相电流，I为目标输入电流，Te为电机扭矩输出值，λ，ρ，Ld,Lq为电机参数，P为加热功率，R为三相交流电机的等效阻抗。
步骤S402.根据母线电容的目标电压和供电模块的电压获取三相电控制脉冲的第三平均占空比。
其中，步骤S402包括：
根据母线电容的目标电压和供电模块的电压通过以下公式获取三相电控制脉冲的第三平均占空比：
U1＝U2×D0-IR，其中，U2为母线电容的目标电压，U1为供电模块的电压，D0为三相电控制脉冲的第三平均占空比，I为所述三相交流电机的输入电流，R为三相交流电机的等效阻抗。。
步骤S403.根据第三平均占空比和每相电的目标电流获取每相桥臂的控制脉冲的第三目标占空比，根据每相桥臂的控制脉冲的第三目标占空比对每相桥臂进行控制，以调节母线电容的电压和控制三相交流电机的输出扭矩。
其中，步骤S403中的根据第三平均占空比和每相电的目标电流获取每相桥臂的控制脉冲的第三目标占空比，包括：
根据第三平均占空比、每相电的目标电流以及供电模块的电压获取每相桥臂的控制脉冲的第三目标占空比：
其中，I1为每相电的目标电流，I为三相交流电机的输入电流，R1为供电模块正极到每相桥臂的中点之间的等效阻抗，D1为每相桥臂的控制脉冲的第三目标占空比，R为三相交流电机的等效阻抗。
依次根据上述公式，获取每相桥臂的第三目标占空比后，根据每相桥臂的控制脉冲的第三目标占空比对每相桥臂进行控制，以调节母线电容的电压和控制三相交流电机的输出扭矩。
进一步的，如图7所示，步骤S403中根据第三平均占空比和每相电的目标电流获取每相桥臂的控制脉冲的第三目标占空比，之后还包括：
步骤S404.获取母线电容的实际电压，根据母线电容的实际电压与目标电压通过PID调节器进行PID控制运算得到三相电控制脉冲的平均占空比变化量。
步骤S405.根据第三平均占空比和平均占空比变化量得到第四平均占空比；
步骤S406.根据第四平均占空比和每相电的目标电流获取每相桥臂的控制脉冲的第四目标占空比，根据每相桥臂的控制脉冲的第四目标占空比对每相桥臂进行控制。
步骤S404中，如图8所示，根据母线电容的实际电压与目标电压通过PID调节器进行PID控制运算得到三相电控制脉冲的平均占空比变化量，包括：
步骤S410.获取母线电容的实际电压与目标电压的电压差值；
步骤S411.当母线电容的实际电压大于目标电压时，根据电压差值和PID调节器的比例系数计算母线电容的平均占空比变化增量。
步骤S412.当母线电容的实际电压小于目标电压时，根据电压差值和PID调节器的比例系数计算母线电容的平均占空比变化减量。
在上述步骤中，当母线电容的目标电压小于实际电压时，使输出的三相电控制脉冲的平均占空比逐渐增大，以降低母线电容的实际电压，当母线电容的目标电压大于实际电压时，使输出的三相电控制脉冲的平均占空比逐渐减小，以增大母线电容的实际电压。
在上述步骤中，母线电容的实际电压是由三相逆变器通过对三相电控制脉冲的平均占空比的调节实现，假设母线电容的目标电压为U*，获取母线电容的实际电压为U，则把电压差值(U*-U)输入到PID调节器，经PID调节器计算后输出三相脉冲的平均占空比K(U*-U)，其中，K为PID调节器中所设置的比例系数，如果母线电容的实际电压U大于母线电容的目标电压U*时，PID调节器输出的三相电控制脉冲的平均占空比将会增大，使得母线电容的实际电压电压减小；相反母线电容的实际电压压U小于母线电容的目标电压U*时，PID调节器输出的三相电控制脉冲的平均占空比将会减小，使得母线电容的实际电压增加。
此外，除了控制电压，还可以根据控制三相交流电机的输入电流对平均占空比进行控制，使得实际输入电流达到目标输入电流，当实际输入电流小于目标输入电流时，减小三相平均占空比，相反当实际输入电流大于目标输入电流时，增加三相平均占空比，也可以通过PID调节器自动控制，使得实际充电电流一直在目标是附近，完成对输入电流的控制。
进一步的，如图9所示，步骤403中根据第三平均占空比和每相电的目标电流获取每相桥臂的控制脉冲的第三目标占空比，之后还包括：
步骤S407.获取每相电的实际电流，根据每相电的实际电流与目标电流通过PID调节器进行PID控制运算得到每相桥臂的控制脉冲的占空比变化量；
步骤S408.根据第三目标占空比和占空比变化量得到第五目标占空比；
步骤S409.根据第五目标占空比对每相桥臂进行控制，以控制三相交流电机的输出扭矩。
进一步的，如图10所示，步骤S407中根据每相电的实际电流与目标电流通过PID调节器进行PID控制运算得到每相桥臂的控制脉冲的占空比变化量，包括：
步骤S413.获取每相电的实际电流与目标电流之间的电流差值；
步骤S414.当每相电的目标电流大于实际电流时，根据电流差值和PID调节器的比例系数计算该相桥臂的占空比变化增量；
步骤S415.当每相电的目标电流小于实际电流时，根据电流差值和PID调节器的比例系数计算该相桥臂的占空比变化减量。
在上述步骤中，当每相桥臂的目标电流大于实际电流时，使输出的占空比变化增量逐渐增大，以增加每相桥臂的实际电流；当每相桥臂的目标电流小于实际电流时，使输出的占空比变化减量逐渐增大，以降低每相桥臂的实际电流。对于三相桥臂电流的控制，主要是在三相电控制脉冲的平均占空比的基础上叠加增量来实现的。假设A相输出的目标电流为Is，目标值为Is*，则把电流差(Is-Is*)输入到PID控制器，经PID计算之后输出A相脉冲占空比增量值。如果A相实际电流Is小于目标值Is*时，PID输出的A相占空比将会增加，使得A相的输出电流增加；相反A相实际电流Is大于目标值Is*时，PID输出的A相占空比将会减小，使得A相的输出电流降低，B相和C相的电压控制和A相一样，不在赘述。
本实施方式中，在平均占空比的基础上，增加一个叠加量，用来完成对三相电流的控制，使三相电流的实际值达到三相电流的目标值。当某相实际充电电流小于目标值时，增加该相占空比的叠加量，相反当实际充电电流大于目标值时，减小该项占空比的叠加量，也可以通过PID自动控制，使得三相的实际电流一直在目标是附近，通过对三相电流的控制，实现了扭矩输出的控制。
本实施例中具体的控制策略包括三相逆变器的母线电压的控制和三相桥臂的电流的控制，通过将三相逆变器的母线目标电压与母线实际电压进行对比进而对三相逆变器的母线电压进行控制，同时通过将三相逆变器的每相电输出的目标电压与每相电输出的实际电压进行对比进而对每相电输出的电流进行控制，因此，首先获取三相逆变器的母线目标电压和每相电输出的目标电流，由于电机的转速与三相逆变器的母线电压有关，可以用电机转速作为三相逆变器母线电压的控制依据，当电机转速处于低速或者中高速区域时获取与电机转速对应的三相逆变器的母线目标电压，三相桥臂的电流的控制最终实现对电机扭矩的控制。
下面通过具体举例进一步说明本申请实施例：
在系统的设计阶段，主要是解决电压匹配问题和制定控制策略，电压匹配主要涉及到电机对三相电压的需求：包括电池包输出电压等级、母线电容和功率开关管的耐压等级。控制策略主要提出对三相逆变器的母线电压和三相桥臂的电压的控制策略，也就是根据整车需求给出三相逆变器母线电压和三相相电压的控制目标值，并以此作为控制的输入。
首先，根据整车的性能需求确定电机参数，包括电机对三相相电压峰值Ua的需求，要满足相电压峰值Ua的需求，供电模块电压U0必须大于等于Ua，假设按照SPWM进行三相脉冲的调制，则三相脉冲的平均占空比为0.5，母线电压U＝U0/0.5，为电池电压的两倍，根据供电模块电压U选取母线电容和功率开关管的耐压等级。
其次，确定具体的控制策略，包括三相逆变器母线电压的控制，和三相相电压的控制。考虑到电机反电动势主要和转速相关，可以用电机转速作为三相逆变器母线电压的控制依据，在低速时可以采用低电压平台，优化低速工况的电流品质，同时提高系统效率，在中高速的工况下，提高母线电压直至最高，以减小电机的弱磁区间和弱磁电流，扩大电驱系统的调试范围，或者同样转速条件下提升电机效率。
整个系统结构如图1所示，从左至右以此为三相逆变器101、三相交流电机102、输入电容C2和供电模块103，其中三相逆变器101包括母线电容C2，和三相桥臂(VT1、VT2、VT3、VT4、VT5以及VT6)；三相交流电机为三相四线，三相线和三相逆变器的三相桥臂连接，三相线连接的中线和供电模块正极连接，供电模块负极和三相逆变器负极连接。整体结构只包含电机、三相逆变器、输入电容和电池，没有额外增加升压DC。在不增加升压DC的前提下，实现三相逆变器母线电压提升的功能，起到优化电驱系统高低速性能的作用。
整个系统的控制算法如图11所示，控制目标由三相逆变器母线电压和三相相电压两部分组成，最终通过三相桥臂的脉冲占空比控制进行融合。三相逆变器的母线电压的控制主要通过调节三相电控制脉冲的平均占空比来实现，三相的平均占空比为三相桥臂的占空比的平均值，如图12所示，t7和t8时间段在整个开关周期平均占空比D，假设供电模块电压为U0，则母线电压U＝U0/D，假设三相桥臂按照如图13所示的方式进行调试，设A相占空比为0.8，B相占空比为0.4，C相占空比为0.3，则三相桥臂的平均占空比为0.5，当A相占空比向下调整0.2时，B相占空比向上调整0.1，C相占空比向上调整0.1，则三相桥臂的平均占空比始终为0.5，则三相逆变器的母线电压可以达到电池电压的2倍，实现升压控制的目的，而每相按照各自的要求输出正弦电压，不影响电机的扭矩控制。
本实施例提出和硬件拓扑结构配套的控制算法，该算法包括三相逆变器的母线电压的控制和三相桥臂的电压的控制共两个方面，其中三相逆变器的母线电压控制的目的是为系统提供合适直流电压平台，优化动力系统的动力性和经济性，而三相相电压控制是为了实现具体的相电压控制，进而实现三相电流的控制，最终完成电机的扭矩输出控制。
本申请实施例提供一种电机驱动装置50，如图14所示，基于实施例一提供的电机驱动装置，所述电机驱动装置还包括：
数据获取模块501，用于获取母线电容的目标电压；
控制模块502，用于根据所述母线电容的目标电压以及所述供电模块的电压控制所述三相桥臂的通断状态，以调节所述母线电容的电压。
进一步的，如图15所示，所述控制模块502包括：
目标电流获取模块531，用于根据电机转子位置、所述需求加热功率以及电机零扭矩输出值获取三相交流电机的每相电的目标电流；
目标占空比获取模块532，用于根据所述母线电容的目标电压和所述供电模块的电压获取三相电控制脉冲的第一平均占空比；
PWM控制模块533，用于根据所述第一平均占空比对所述三相桥臂进行控制，以调节所述母线电容的电压。
本申请实施例提供一种电机驱动装置，基于实施例一提供的电机驱动装置，所述电机驱动装置还包括：
数据获取模块，用于获取母线电容的目标电压和电机扭矩输出值；
控制模块，用于根据所述母线电容的目标电压、所述供电模块的电压以及所述电机扭矩输出值控制所述三相桥臂的通断状态以及所述供电模块的输出电流，以调节所述母线电容的电压和控制所述三相交流电机的输出扭矩。
进一步的，所述控制模块包括：
目标电流获取模块，用于根据电机转子位置、所述供电模块的输出电流以及所述电机扭矩输出值获取所述三相交流电机的每相电的目标电流；
目标占空比获取模块，用于根据所述母线电容的目标电压和所述供电模块的电压获取三相电控制脉冲的第三平均占空比，根据所述第三平均占空比和所述每相电的目标电流获取每相桥臂的控制脉冲的第三目标占空比；
PWM控制模块，用于根据每相桥臂的控制脉冲的第三目标占空比对每相桥臂进行控制，以调节所述母线电容的电压和控制所述三相交流电机的输出扭矩。
本申请实施例一种车辆，包括存储器、处理器；
其中，所述处理器通过读取所述存储器中存储的可执行程序代码来运行与所述可执行程序代码对应的程序，以用于实现如实施例二和三所述的控制方法。
本申请实施例一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如实施例二和三所述的控制方法。
本申请技术方案提供一种电机驱动装置及其控制方法，在不增加额外升压DC的基础上，实现了三相逆变器的母线电压控制和三相桥臂的电压控制的解耦，使得在进行电机扭矩控制的过程中，同时实现三相逆变器的母线电压控制，提高了三相桥臂的三相电压的输出能力，同时提高了动力系统的经济性和动力性，并且可以解决高速和低速对母线电压的不同要求，同时也不会对整个高压系统产生不利影响的需求十分迫切。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种电机驱动装置，其特征在于，所述电机驱动装置包括三相交流电机、三相逆变器以及母线电容，所述三相交流电机的三相线圈的连接点连接至供电模块的正极端，所述三相交流电机的三相线圈分别连接所述三相逆变器的三相桥臂的中点，所述三相逆变器的第一端连接所述母线电容的第一端，所述三相逆变器的第二端连接所述母线电容的第二端和所述供电模块的负极；
所述电机驱动装置用于：
获取母线电容的目标电压；
根据所述母线电容的目标电压以及所述供电模块的电压控制所述三相桥臂的通断状态，以调节所述母线电容的电压，具体包括：根据所述母线电容的目标电压和所述供电模块的电压获取三相电控制脉冲的第一平均占空比；根据所述第一平均占空比对所述三相桥臂进行控制，以调节所述母线电容的电压，其中，所述第一平均占空比为三相占空比的平均值；
或者，所述电机驱动装置用于：
获取母线电容的目标电压和电机扭矩输出值；
根据所述母线电容的目标电压、所述供电模块的电压以及所述电机扭矩输出值控制所述三相桥臂的通断状态，以调节所述母线电容的电压和控制所述三相交流电机的输出扭矩，具体包括：根据电机转子位置、所述供电模块的电压以及所述电机扭矩输出值获取所述三相交流电机的每相电的目标电流；根据所述母线电容的目标电压和所述供电模块的电压获取三相电控制脉冲的第三平均占空比；根据所述第三平均占空比和所述每相电的目标电流获取每相桥臂的控制脉冲的第三目标占空比，根据每相桥臂的控制脉冲的第三目标占空比对每相桥臂进行控制，以调节所述母线电容的电压和控制所述三相交流电机的输出扭矩。
2.如权利要求1所述的电机驱动装置，其特征在于，所述电机驱动装置还包括电感，所述电感连接于所述三相交流电机的三相线圈的连接点和所述供电模块的正极端之间。
3.一种电机驱动装置的控制方法，基于权利要求1所述的电机驱动装置，其特征在于，所述电机驱动装置的控制方法包括：
获取母线电容的目标电压；
根据所述母线电容的目标电压以及所述供电模块的电压控制所述三相桥臂的通断状态，以调节所述母线电容的电压。
4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述母线电容的目标电压和所述供电模块的电压获取三相电控制脉冲的第一平均占空比，包括：
根据所述母线电容的目标电压和所述供电模块的电压通过以下公式获取三相电控制脉冲的第一平均占空比：
U1＝U2×D0，其中，U2为母线电容的目标电压，U1为供电模块的电压，D0为三相电控制脉冲的第一平均占空比。
5.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述母线电容的目标电压和所述供电模块的电压获取三相电控制脉冲的第一平均占空比，包括：
根据所述母线电容的目标电压和所述供电模块的电压通过以下公式获取三相电控制脉冲的第一平均占空比：
U1＝U2×D0-IR，其中，U2为母线电容的目标电压，U1为供电模块的电压，D0为三相电控制脉冲的第一平均占空比，I为所述三相交流电机的输入电流，R为三相交流电机的等效阻抗。
6.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述母线电容的目标电压和所述供电模块的电压获取三相电控制脉冲的第一平均占空比，之后还包括：
获取所述母线电容的实际电压，根据所述母线电容的实际电压与目标电压通过PID调节器进行PID控制运算得到三相电控制脉冲的平均占空比变化量；
根据所述第一平均占空比和所述平均占空比变化量得到第二平均占空比；
根据所述第二平均占空比对所述三相桥臂进行控制，以调节所述母线电容的电压。
7.一种电机驱动装置的控制方法，基于权利要求1所述的电机驱动装置，其特征在于，所述电机驱动装置的控制方法包括：
获取母线电容的目标电压和电机扭矩输出值；
根据所述母线电容的目标电压、所述供电模块的电压以及所述电机扭矩输出值控制所述三相桥臂的通断状态，以调节所述母线电容的电压和控制所述三相交流电机的输出扭矩。
8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述母线电容的目标电压和所述供电模块的电压获取三相电控制脉冲的第三平均占空比，包括：
根据所述母线电容的目标电压和所述供电模块的电压通过以下公式获取三相电控制脉冲的第三平均占空比：
U1＝U2×D0-IR，其中，U2为母线电容的目标电压，U1为供电模块的电压，D0为三相电控制脉冲的第三平均占空比，I为所述三相交流电机的输入电流，R为三相交流电机的等效阻抗。
9.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述第三平均占空比和所述每相电的目标电流获取每相桥臂的控制脉冲的第三目标占空比，包括：
根据所述第三平均占空比、所述每相电的目标电流以及所述供电模块的电压获取每相桥臂的控制脉冲的第三目标占空比：
其中，I1为每相电的目标电流，I为所述三相交流电机的输入电流，R1为供电模块正极到每相桥臂的中点之间的等效阻抗，D1为每相桥臂的控制脉冲的第三目标占空比，R为三相交流电机的等效阻抗。
10.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述第三平均占空比和所述每相电的目标电流获取每相桥臂的控制脉冲的第三目标占空比，之后还包括：
获取所述母线电容的实际电压，根据所述母线电容的实际电压与目标电压通过PID调节器进行PID控制运算得到三相电控制脉冲的平均占空比变化量；
根据所述第三平均占空比和所述平均占空比变化量得到第四平均占空比；
根据所述第四平均占空比和所述每相电的目标电流获取每相桥臂的控制脉冲的第四目标占空比，根据每相桥臂的控制脉冲的第四目标占空比对每相桥臂进行控制。
11.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，根据所述母线电容的实际电压与目标电压通过PID调节器进行PID控制运算得到三相电控制脉冲的平均占空比变化量，包括：
获取母线电容的实际电压与目标电压的电压差值；
当所述母线电容的实际电压大于所述目标电压时，根据所述电压差值和PID调节器的比例系数计算所述母线电容的平均占空比变化增量；
当所述母线电容的实际电压小于所述目标电压时，根据所述电压差值和PID调节器的比例系数计算所述母线电容的平均占空比变化减量。
12.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述第三平均占空比和所述每相电的目标电流获取每相桥臂的控制脉冲的第三目标占空比，之后还包括：
获取所述每相电的实际电流，根据所述每相电的实际电流与目标电流通过PID调节器进行PID控制运算得到每相桥臂的控制脉冲的占空比变化量；
根据所述第三目标占空比和所述占空比变化量得到第五目标占空比；
根据所述第五目标占空比对每相桥臂进行控制，以控制所述三相交流电机的输出扭矩。
13.如权利要求12所述的控制方法，其特征在于，根据所述每相电的实际电流与目标电流通过PID调节器进行PID控制运算得到每相桥臂的控制脉冲的占空比变化量，包括：
获取每相电的实际电流与目标电流之间的电流差值；
当所述每相电的目标电流大于所述实际电流时，根据所述电流差值和PID调节器的比例系数计算该相桥臂的占空比变化增量；
当所述每相电的目标电流小于所述实际电流时，根据所述电流差值和PID调节器的比例系数计算该相桥臂的占空比变化减量。
14.一种电机驱动装置，基于权利要求1或2所述的电机驱动装置，其特征在于，所述电机驱动装置还包括：
数据获取模块，用于获取母线电容的目标电压；
控制模块，用于根据所述母线电容的目标电压以及所述供电模块的电压控制所述三相桥臂的通断状态，以调节所述母线电容的电压。
15.如权利要求14所述的电机驱动装置，其特征在于，所述控制模块包括：
目标占空比获取模块，用于根据所述母线电容的目标电压和所述供电模块的电压获取三相电控制脉冲的第一平均占空比；
PWM控制模块，用于根据所述第一平均占空比对所述三相桥臂进行控制，以调节所述母线电容的电压。
16.一种电机驱动装置，基于权利要求1或2所述的电机驱动装置，其特征在于，所述电机驱动装置还包括：
数据获取模块，用于获取母线电容的目标电压和电机扭矩输出值；
控制模块，用于根据所述母线电容的目标电压、所述供电模块的电压以及所述电机扭矩输出值控制所述三相桥臂的通断状态以及所述供电模块的输出电流，以调节所述母线电容的电压和控制所述三相交流电机的输出扭矩。
17.如权利要求16所述的电机驱动装置，其特征在于，所述控制模块包括：
目标电流获取模块，用于根据电机转子位置、所述供电模块的输出电流以及所述电机扭矩输出值获取所述三相交流电机的每相电的目标电流；
目标占空比获取模块，用于根据所述母线电容的目标电压和所述供电模块的电压获取三相电控制脉冲的第三平均占空比，根据所述第三平均占空比和所述每相电的目标电流获取每相桥臂的控制脉冲的第三目标占空比；
PWM控制模块，用于根据每相桥臂的控制脉冲的第三目标占空比对每相桥臂进行控制，以调节所述母线电容的电压和控制所述三相交流电机的输出扭矩。
18.一种车辆，其特征在于，包括存储器、处理器；
其中，所述处理器通过读取所述存储器中存储的可执行程序代码来运行与所述可执行程序代码对应的程序，以用于实现如权利要求3-13中任一所述的控制方法。
19.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求3-13中任一所述的控制方法。
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